连铸辊堆焊用药芯焊带研发技术学习体会

文献概况与研究背景

连铸机导辊作为钢铁生产的核心部件，长期处于高温、高速氧化铁皮冲刷、热疲劳循环的极端服役条件下。传统手工堆焊工艺效率低、堆焊层性能不均一，且难以满足连铸生产线连续高速运行的可靠性要求。赵春燕等人于1997年在哈尔滨焊接研究所开展的这项研究，正是针对这一工程痛点，系统性地开发了DL-11型药芯焊带用于连铸辊埋弧自动堆焊。该研究发表于《焊接》期刊第11期，分类号TG422.3，聚焦药芯焊带的成分设计、筛选及堆焊层综合性能验证。

关键技术要点解读

药芯焊带成分设计思路

药芯焊带（Flux-Cored Wire Strip）相较于实心焊丝，其核心优势在于药粉芯可提供额外的合金化元素、造渣剂及脱氧剂，在焊接过程中形成保护气氛并改善熔敷金属的冶金质量。对于连铸辊堆焊场景，焊带成分设计需兼顾以下关键指标：

埋弧自动堆焊工艺参数窗口

埋弧焊（SAW）作为高效堆焊工艺，在连铸辊修复中具有显著优势。根据文献中隐含的工艺信息，典型参数范围如下：

• 焊接电流：500～800A，取决于焊带宽度与厚度
• 焊接电压：28～36V
• 焊接速度：300～600mm/min
• 焊剂：专用低氢型埋弧焊剂，确保熔敷金属纯净度
• 预热温度：200～300℃，视辊体厚度与材质而定

堆焊层性能评价与工程验证

文献中提到的堆焊层性能试验体系较为完整，涵盖硬度测试、耐高温氧化性试验、耐冷热疲劳性试验及产品堆焊试验。这种多维度的评价体系体现了从实验室到工程应用的递进逻辑。

硬度与耐磨性

连铸辊表面需承受高温氧化铁皮的机械冲刷，堆焊层硬度是核心指标。药芯焊带通过Cr、Mo、V等元素的碳化物析出强化，可形成弥散分布的M₇C₃型碳化物，提供优异的耐磨性能。堆焊层硬度达到500HB以上，可满足连铸导辊的耐磨要求。

耐高温氧化性

连铸导辊工作温度可达800～1000℃，高温氧化是辊面失效的主要模式之一。高Cr含量（通常≥10%）可在表面形成致密的Cr₂O₃氧化膜，显著延缓氧化速率。文献中提到的耐高温氧化性试验，通常采用1000℃空气炉中连续加热或循环加热的方式，通过失重率或氧化层厚度来评价。

耐冷热疲劳性

连铸导辊的服役特点是持续承受钢水温度（约1500℃）与冷却水（约30～60℃）的剧烈热循环。耐冷热疲劳性试验通常模拟这种热循环工况，评价堆焊层在反复热应力作用下的抗开裂能力。药芯焊带通过合理控制碳当量和添加微合金化元素，可有效降低热裂纹敏感性。

工程实践中的思考与启示

从工程应用角度看，这项1997年的研究在当时具有重要的实用价值。连铸辊的修复效率与质量直接影响钢铁企业的生产连续性，药芯焊带埋弧自动堆焊工艺相比传统手工堆焊，效率提升可达5～10倍，且堆焊层性能更加均匀一致。

然而，回顾该研究的技术路线，也存在一些值得深入探讨的问题。例如，文献中对堆焊层与基体的结合强度、熔合区微观组织演变等关键问题讨论不够深入。在实际工程中，连铸辊堆焊层失效模式往往不是简单的磨损，而是熔合区微裂纹扩展导致的堆焊层剥离，这要求我们在焊带成分设计时更加关注熔合区的冶金匹配性。

此外，随着连铸技术的进步，现代连铸导辊对堆焊层的要求更加苛刻——不仅需要耐磨和抗氧化，还需要在高温水雾环境下具有良好的抗热震性能。这提示我们在借鉴DL-11型焊带设计思路的同时，还需结合现代材料设计理念进行优化改进。

总体而言，这篇文献为连铸辊堆焊修复提供了系统性的技术方案，其成分设计思路与性能评价体系至今仍具有重要的参考价值。对于从事连铸设备维护的技术人员而言，理解药芯焊带的冶金原理与工艺参数窗口，是选择合适修复方案的基础。